Recyclage des déchets plastiques - Fiche N°11 (page 9 à 20)

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Les différents procédés de recyclage matière

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Publié le 13 décembre 2011
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Fiche no11 9/20
RECYCLAGE DES DECHETS PLASTIQUES
Les différents procédés de recyclage matière
5.1La production de pavés routiers
Eu égard aux caractéristiques du gisement des pays cibles de ReCoMaP où la grande majorité des déchets plastiques se répartissent entre les sachets en PP et les bouteilles en PE et plus rarement en PVC, avec une part plus faible d'objets en PE et PET, on peut envisager plusieurs filières de recyclage matière transposables localement et générant des produits qui correspondent à un besoin avéré pour les consommateurs, souvent en substitution de produits importés. ŸLa production de pavés routiers; ŸLa production de planches, pieux et piquets imputrescibles; ŸLa production de granulés de seconde génération. Notons aussi que certains flaconnages (PP et PEhd) pourraient valablement faire l'objet d'une réutilisation après lavage, ce qui se pratique assez couramment mais dans des conditions techniques qui ne sont pas sans risques pour les utilisateurs et qu'il conviendrait d'optimiser.
Cette production se caractérise par le fait qu'elle ne nécessite pas un investissement lourd et qu'elle concerne principalement des emballages plastiques triés, à savoir les sachets et films transparents en PP et en PE.
La technique proposée a vu le jour en 1998, à Ndjaména, au Tchad. Elle a été reprise et largement développée au Niger par l’Association RESEDA2 , et à un degré moindre, dans d’autres pays d’Afrique, comme le Mali, la Mauritanie ou le Sénégal.
Le principe de fabrication est simple. Il s’apparente à celui d’un béton de sable (mélange de sable et de ciment). Du plastique en fusion sert de liant à la place du ciment. Il est mélangé avec du sable de granulométrie choisie, dans des proportions précises, selon l’utilisation recherchée pour le produit fini (pavé piétonnier ou pavé de voirie).
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Figure 3: Une allée pavée en plastique à Niamey au Niger
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Le processus de fabrication peut se décrire sommairement comme suit:
Phase 1 – Préparation du mélangeLes sachets plastiques, non lavés, sont triés et débarrassés grossièrement de leurs impuretés. Ils sont pesés, comme le sable. Le rapport plastique/sable est variable. Il est à définir préalablement, comme on le ferait avec un béton de sable. Les fournées sont g é n é r a l e m e n t p e n s é e s p o u r ê t r e transportables et maniables sans trop de difficultés.
Phase 2 – Chauffage du mélange Le mélange est chauffé progressivement, dans un ½ fût de récupération, tout en subissant un malaxage vigoureux. L’énergie utilisée provient des déchets organiques (papier, cartons, débris de végétaux, sciures, ...) et reconditionnés en buchettes compressées. Les fumées résultant de cette manipulation, du fait de la composition des plastiques utilisés, ne se composent que d'eau et de gaz carbonique. Toutefois, il est recommandé d'équiper les personnels de masques à fumées.
Phase 3 – Moulage Les pavés et la plaque métallique sur laquelle ils reposent sont placés dans un bac d'eau froide.
Phase 4 – Démoulage Le démoulage est immédiat et s'effectue, sans problème, en retirant précautionneuse-ment le moule.
Phase 5– Refroidissement Les pavés et la plaque métallique sur laquelle ils reposent sont placés dans un bac d'eau froide.
Figure 4: Illustration du processus de fabrication des pavés plastiques
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La technologie est facile à mettre en oeuvre, mais réclame, toutefois, une excellente pratique issue de l’expérience pour obtenir une qualité constante. Par ailleurs, la productivité de cette fabrication est faible puisque 4 à 6 personnes ne peuvent fabriquer que 300 à 600 pavés par jour, soit environ 6 à 12 m² de pavage par jour. Par contre, le pavé, quand il est réalisé dans les règles de l’art, est un bon matériau. Il est recommandé plutôt pour le trafic piétonnier et le pavage des allées et des trottoirs. Sa résistance aux incidences climatiques (soleil, humidité, ...) et sa durabilité dans le temps ont été testés avec succès. Sur le plan économique, sa production est rentable dans les pays où le coût du ciment est élevé. Actuellement, des travaux sont en cours, conduits par leCentre Francophone de Recherche Partenariale sur l’Assainissement, les Déchets et l’Assainissement(CEFREPADE), en collaboration avec l’Institut National des Sciences Appliquées de Lyonpour rendre  (France), le produit plus concurrentiel par rapport à son équivalent ciment. Essentiellement les recherches portent sur l’amélioration de la productivité du processus de fabrication, l'amélioration de la sécurité du personnel et l'optimisation des mesures d'accompagnement environnementales lors du processus de production. Les conclusions de cette étude seront mises en oeuvre dans le cadre du Projet “Stratégie de réduction des déchets de Ouagadougou – Création d’emplois et de revenus par des actions de collecte, de tri et de valorisation » qui vient de recevoir une subvention de la Commission [3] Européenne . Dans le cadre de ce projet, il est prévu de mettre en place une plate-forme d’échanges d’expériences, selon la technique du « benchmarking », pour fédérer toutes les initiatives en ce domaine et de diffuser largement les résultats au bénéfice de ceux qui voudraient s’engager dans cette voie de valorisation. Ce procédé permet aussi d’autres fabrications, soit sans adjonction de sable, soit en ajoutant d’autres agrégats ou en armant la structure comme on le ferait avec du béton armé.
3 - Appel à propositions EuropeAid/126-342/C/ACT/TPS-10 « Les Acteurs Non Etatiques et les Autorités Locales dans le Développement » - Actions dans les pays partenaires (interventions dans un pays) - Référence projet : DCI-NSAPVD/2008/22. ProGeCo | ReCoMaP
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5.2La production de planches, pieux et piquets
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Le schéma suivant illustre cette variété de réalisations possibles:
Figure 5: Différentes réalisations possibles en plastiques massif moulé
La production de pavés routiers se caractérise par le fait qu'elle ne nécessite pas un investissement lourd et qu'elle concerne principalement des emballages plastiques triés, à savoir les sachets et films transparents en PP. Par contre la fabrication de planches, pieux ou piquets est un procédé où l'on peut traiter des plastiques mélangés, dans la mesure où ils sont triés en amont par catégories (5 familles de thermoplastiques), et à partir d'un équipement qui nécessite un investissement plus élevé.
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Figure 6: Réalisations en plastique mélangés recyclés par extrusion
Généralement le schéma de production d'une unité de production d'objets massifs en plastiques mélangés se représente comme suit:
Réception des plastics mélangés propres et secs
Tri par catégories
Ou
Broyage en flocon
Dosage
Chaufage et mélange
Extrusion moulage
Refroidissement stockage
Réception des plastics triés propres et secs
Figure 7:Représentation schématique du process de recyclage de plastiques ( extrusion) ProGeCo | ReCoMaP
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On voit qu'il est ici question d'un processus complet, comptant au minimum 6 étapes, et des équipements différenciés qui consomment de l'énergie électrique et éventuellement thermique: ŸUne table de tri (tapis convoyeur), ŸUn broyeur déchiqueteur (vitesse et peignes réglables), ŸUne trémie doseuse (avec pesage et convoyage amont et aval), ŸUne extrudeuse à vis avec un jeu de moules en acier (chauffage, mélange, pression, moulage), ŸUne cuve de refroidissement (avec production de froid en circuit fermé). Néanmoins le process reste simple hormis le savoir faire nécessaire au dosage des mélanges de matières qui requiert une forte expérience. Les produits fabriqués peuvent être d'une grande variété pour autant que l'on dispose des moules à la sortie de l'extrusion et du marché pour les écouler.
L'intérêt du procédé d'extrusion moulage de plastiques mélangés réside essentiellement dans le fait qu'il s'assure d'un approvisionnement plus large que les filières travaillant uniquement une ou deux matières (généralement PVC et PP) et que par conséquent il couvre mieux les besoins de traitement des déchets d'une collectivité.
De plus la qualité des produits tels que les planches et les piquets et pieux peut être très sensiblement améliorée du fait de l'adjonction de matières telles que le PS qui fait un excellent raidisseur, de PE et PET qui s'assimilent à des charges structurantes notamment pour les produits plats qui nécessitent une certaine élasticité ou un grain plus fin. De nombreuses expériences prouvent aussi que l'apport de fibres ou de grains non plastiques (végétales ou minérales) en mélange avec des PE et PET permet de fabriquer des produits plus résistants mais aussi plus adaptés à leur usage. Le poste d'investissement le plus important pour ce procédé est
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l'extrudeuse, (30 000 € à 300 000 €) les coûts d'exploitation les plus lourds sont les dépenses énergétiques avec des besoins en puissance nominale de l'ordre de 10 kW à 250 kW selon les débits souhaités.
Figure 8: Extrudeuse monovis
Il faut aussi savoir que plus le tri des déchets plastiques en amont est efficace et moins l'investissement en équipements est élevé, par exemple si les bouteilles sont livrées lavées et sans étiquettes et surtout triées selon qu'elles sont en PVC ou en PET la chaîne de production se trouvera allégée de la phase tri / lavage et pourra passer directement au broyage.
Note:La fabrication de produits massifs ou creux à partir de déchets plastiques non mélangés peut être réalisée avec des process de type injection ou rotomoulage mais rarement avec succès en employant des plastiques mélangés et sans adjonction de matières neuves.
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5.3La production de granulés de seconde génération
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Produire des granulats à partir des déchets plastiques est une opération intermédiaire qui a pour but d'alimenter les unités industrielles de production d'objets plastiques injectés, rotomoulés et dans une moindre mesure, extrudés. Ce type de recyclage est particulièrement adapté aux situations où il est possible de capter des quantités importantes et régulières de déchets plastiques triés dans plusieurs variétés. Par ailleurs une telle unité doit s'appuyer sur la demande d'industriels plasturgistes pour écouler ses produits. Il s'agit donc d'un procédé de recyclage matière par voie mécanique qui s'articule en 5 étapes comme présenté ci dessous:
Réception des plastics mélangés propres et secs
Tri par catégories
Réception des plastics triés propres et secs
Figure 9: Représentation schématique du cycle de production de granulats plastiques à partir de déchets
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Le développement de cette filière au niveau de la petite ou moyenne entreprise n'est faisable qu'à deux conditions: ŸLes quantités de déchets plastiques à traiter sont importantes (1 T / J à 10 T / J) pour au moins trois catégories de plastiques, les PVC, PE et PET. ŸLe tri réalisé permet de classer non seulement les familles mais aussi les couleurs et d'évacuer les déchets trop souillés pour être granulés. En effet, le cœur du procédé repose sur l'emploi d'un équipement de granulation dont le coût d'investissement est relativement élevé et doit être compensé par un rendement important (200 kg / H minimum pour les premières gammes de granulateurs). De plus le marché des granulats de matières plastiques régénérés impose des paramètres de qualité (densité, pureté, dimension des grains) qui nécessitent une gestion performante des équipements et une maintenance efficace. Autant de frais d'exploitation justifiant qu'un volume d'activité minimal soit atteint. Le gisement en déchets plastiques propres et secs dans les régions prioritaires de ReCoMaP, au niveau des productions de DMA, est souvent trop faible pour assurer l'approvisionnement d'une unité de granulation. Ce n'est pas tant que le matériau n'existe pas à l'état de déchet, mais surtout qu'il apparaît mélangé et souillé, il est donc important de considérer la nécessité de collectes sélectives. ŸSi une collecte sélective de la fraction organique des DMA est assurée il sera possible d'extraire les plastiques en centre de tri lequel pourra approvisionner une unité de granulation.
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Figure 10: Une aire couverte pour le stockage de déchets plastiques triés à Ouagadougou ( Burkina Faso)
ŸLa collecte sélective des sachets plastiques, des bouteilles d'eau et de soda améliore encore la disponibilité du gisement pour les différentes filières de recyclage matière. ŸDans tous les cas la filière de granulation devra s'appuyer sur des collectes spécifiques visant les gisements de DIB pour se garantir un approvisionnement suffisant en termes qualitatifs et quantitatifs.
Figure 11: Aire de regroupement après sur tri pour des bidons plastiques à Ouagadougou
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